Επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στην απόδοση των αιολικών πάρκων στην Ελλάδα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ερευνητική δραστηριότητα του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας. η οποία εστιάζεται στην περιοχή της Eυρώπης και της Μεσογείου. Η περιοχή αυτή αποτελεί μια μεγάλη χωροταξική ενότητα με ποικιλόμορφο φυσικό περιβάλλον με πολλές περιοχές της να βασίζουν την οικονομική τους ανάπτυξη στην καλλιέργεια της Γης. Στο δεύτερο σκέλος της εργασίας εστιάσαμε τη μελέτη στην εκτίμηση του αιολικού δυναμικού αιολικών πάρκων που έχουν εγκατασταθεί στην Ελλάδα και στην επίδραση της κλιματικής αλλαγής στην ηλεκτρική απόδοση τους. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εκτίμηση της απόδοσης των αιολικών πάρκων στο μέλλον, λαμβάνοντας υπόψη τις ενδεχόμενες πιέσεις που μπορεί να ασκηθούν σε αυτά από την κλιματική αλλαγή. Υπό το πρίσμα αυτό, είναι απαραίτητο να εκτιμηθούν οι μετεωρολογικές παράμετροι ενδιαφέροντος (π.χ., ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου) για τις υπό μελέτη περιοχές στο παρόν και η ενδεχόμενη μεταβολή τους στο μέλλον. Για να γίνει εκτίμηση των παραγόντων που διαμορφώνουν το κλίμα τόσο στο παρόν, όσο και στο μέλλον χρησιμοποιήσαμε το παγκόσμιο κλιματικό μοντέλο (Global Climate Model –GCM) NASA GISS ModelE. Η κλιματική προσομοίωση που πραγματοποιήθηκε καλύπτει την περίοδο 1880 έως 2055. Ως περίοδος αναφοράς για το παρόν χρησιμοποιήθηκε το διάστημα 2008 – 2012 (τρέχουσες συνθήκες), ενώ ως περίοδος αναφοράς για το μέλλον τα έτη 2048 – 2052 (μελλοντικές συνθήκες). Ωστόσο, επειδή τα αποτελέσματα που προκύπτουν από το GCM δεν έχουν μεγάλη διακριτική ικανότητα, θεωρήθηκε απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί το αριθμητικό μετεωρολογικό μοντέλο μέσης κλίμακας WRF το οποίο αποτελεί ένα προηγμένο εργαλείο προσομοίωσης των μετεωρολογικών διεργασιών, προκειμένου να αυξηθεί η διακριτική ικανότατη των αποτελεσμάτων. Με τη βοήθεια του μοντέλου WRF έγινε προσομοίωση των κλιματικών μεταβλητών ακολουθώντας την τεχνική της δυναμικής μείωσης της κλίμακας για τις υπό μελέτη περιοχές τόσο για το παρόν όσο και το μέλλον και στη συνέχεια τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν μεταξύ τους για να υπολογιστούν οι μετεωρολογικές παράμετροι. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από τις προσομοιώσεις του GCM και του μετεωρολογικού μοντέλου WRF, αντικατοπτρίζουν την κλιματολογία της περιοχής και όχι την μετεωρολογία της, δηλαδή το τι αναμένεται να συμβεί βάσει των κλιματολογικών χαρακτηριστικών της υπό μελέτη περιοχής, και όχι το τι συμβαίνει πραγματικά την περίοδο της προσομοίωσης. Έτσι, για να γίνει ρεαλιστική αποτύπωση των μελλοντικών συνθηκών, χρησιμοποιήσαμε το μετεωρολογικό μοντέλο Cera-sat, το οποίο παρείχε παρατηρούμενες τιμές των υπό μελέτη περιοχών για τα έτη 2008-2012. Στις τιμές του μοντέλου Cera-sat εφαρμόζουμε τις μεταβολές που προέκυψαν από το υπολογιστικό σύστημα GISS ModelE – WRF και τις χρησιμοποιούμε για τον υπολογισμό ρεαλιστικών μελλοντικών μετεωρολογικών παραμέτρων. Στη συνέχεια, εφόσον ήδη έχουμε υπολογίσει τις τιμές των μετεωρολογικών παραμέτρων που αφορούν την υπό εξέταση περιοχή και έχουμε υπολογίσει και αποτυπώσει τη μεταβολή τους σε χάρτες, η έρευνα εστιάζεται σε τρία αιολικά πάρκα που έχουν εγκατασταθεί στην Ελλάδα. Στο δεύτερο σκέλος της εργασίας συλλέγουμε τις μεταβολές των ανεμολογικών παραμέτρων έτσι ώστε να γίνει στατιστική επεξεργασίας της ταχύτητας του ανέμου που εμφανίζεται στα αιολικά πάρκα. Τέλος έχοντας λάβει υπόψη τα τεχνικά χαρακτηριστικά των ανεμογεννητριών που έχουνε εγκατασταθεί στα αιολικά πάρκα, υπολογίσαμε σε ετήσια βάση τόσο για το παρόν όσο και το μέλλον την ηλεκτρική παραγωγή των αιολικών πάρκων.